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密码技术基础

第1.6章　密码技术基础

本章内容依据《数据安全工程技术人员（初级）第一模块零基础详细学习教材》整理，系统讲解密码技术基础。

6.1 密码技术保护什么

安全目标含义常见技术
机密性未授权人员不能读取数据加密、访问控制
完整性能够发现数据是否被篡改哈希、消息认证码、数字签名
身份真实性确认通信或操作主体身份证书、数字签名、多因素认证
不可否认性重要操作具有可验证证据数字签名、可信时间、审计记录

6.2 明文、密文、加密、解密和密钥

明文：13812341234
│ 使用算法 + 密钥
▼
密文：X7a9K...（不可直接阅读）
│ 使用相应密钥
▼
恢复明文：13812341234

密钥是控制加密和解密过程的重要参数。算法可以公开，密钥必须受到严格保护。密钥泄露后，使用该密钥保护的数据可能失去机密性。

6.3 对称加密

对称加密使用同一把密钥完成加密和解密，速度快，适合保护大量数据，例如数据库字段、文件和备份。核心难点是安全分发和保存密钥。

特点说明
速度通常较快，适合大批量数据
密钥加密和解密使用同一密钥
典型场景磁盘加密、数据库加密、文件加密、备份加密
主要风险密钥被复制、硬编码、长期不轮换或与数据放在同一位置

6.4 非对称加密

非对称加密使用一对密钥：公钥可以公开，私钥需要保密。公钥和私钥在不同操作中配合使用，常见于身份认证、密钥交换、数字签名和证书体系。

公钥：可以提供给通信对方
私钥：由持有者严格保管

加密场景：对方用公钥加密 → 持有者用私钥解密
签名场景：持有者用私钥签名 → 对方用公钥验证

6.5 哈希是什么

哈希是把任意长度的数据转换成固定长度摘要的过程。哈希结果常被称为摘要、散列值或哈希值。相同输入在相同算法下得到相同结果，输入发生细小变化时，摘要通常会明显变化。

输入：“数据安全”
↓ 哈希算法
输出：固定长度摘要（示意） 8f3a...c91d

输入：“数据安全。”
↓ 哈希算法
输出：另一个摘要（示意） 1b72...4ea0
问题答案
哈希能否直接还原原文？设计目标通常是单向计算，不能像解密那样直接恢复原文。
哈希是否等于加密？哈希用于生成摘要，加密用于在密钥控制下隐藏内容并可解密恢复。
哈希有什么用途？完整性校验、口令验证、数字签名、文件指纹、数据去重等。
相同输入是否得到相同哈希？在相同算法和相同输入下通常相同。
哈希值相同是否绝对代表原文相同？理论上可能出现碰撞，安全应用应选择合适算法并结合场景设计。
口令保存：系统通常不应直接保存用户明文口令。常见做法是使用专门的口令哈希方案，并加入随机盐值和适当计算成本。普通快速哈希不适合作为完整的口令存储方案。

6.6 哈希、加密、编码的区别

技术是否需要密钥能否恢复原文主要目的示例用途
哈希通常不需要不能直接恢复生成摘要、校验完整性文件校验、口令验证
加密需要密钥持有正确密钥可恢复保护机密性数据库字段、文件、传输
编码通常不需要按规则可还原改变表示格式Base64、字符编码

6.7 数字签名

数字签名用于验证信息来源和完整性。签名过程通常会先对数据计算摘要，再由签名者使用私钥完成签名；验证者使用对应公钥检查签名。

原始文件 → 计算哈希摘要 → 使用私钥签名 → 形成数字签名
↓
接收方取得文件和签名 → 使用公钥验证
↓
验证来源与内容是否被改动

6.8 数字证书

数字证书用于把一个身份与公钥绑定。网站使用 HTTPS 时，浏览器会检查服务器证书，从而确认访问的服务器身份，并协商建立加密通信。

6.9 密钥生命周期管理

阶段管理要求
生成使用安全随机源和合适算法生成，记录用途和责任人
分发通过受控渠道交付，避免明文邮件和普通聊天工具
存储使用密钥管理系统、硬件安全模块或受控环境，限制导出
使用最小授权，记录重要加解密和签名操作
轮换按周期或风险事件更换密钥
备份安全备份并限制恢复权限
吊销密钥泄露、人员离岗或证书失效时停止使用
销毁到期后安全销毁，保留必要记录

6.10 常见错误

  • 把密钥直接写在程序源代码、配置文件或脚本中。
  • 数据和密钥存放在同一位置且使用相同权限。
  • 所有系统长期使用同一把密钥。
  • 只加密生产数据库，未加密备份和导出文件。
  • 使用自创密码算法或过时算法。
  • HTTPS 已启用，但接口鉴权、令牌保护和访问控制缺失。

本节自测

1. 哈希和加密的核心区别是什么？

2. 为什么对称加密适合保护大批量数据？

3. 数字签名主要验证哪两件事？

4. 密钥为什么需要轮换和吊销？

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